Замедление — коррозия — металл
Замедление коррозии металлов при их контакте с металлами, имеющими более отрицательные электродные потенциалы, используют для защиты металлических конструкций с помощью протекторов. [1]
Для замедления коррозии металлов , соприкасающихся с кислотами, используют специальные вещества, которые носят название ингибиторов. Например, небольшая добавка формалина к соляной кислоте предотвращает разрушение многих металлов в ней. [2]
Для замедления коррозии металлов ъ этих средах рекомендуется смесь каптакса ( 0 02 %) и ОП-7 ( 0 1 %), однако эти смеси малоэффективны по отношению к черным металлам в условиях транспортировки и хранения ВК и КНМК. [4]
При выборе ПАВ для замедления коррозии металла в среде двух несмешивающихся жидкостей, среди которых одна является электролитом, учитывалось то, что коррозия металла в этих условиях определяется в конечном счете воздействием агрессивного электролита, содержащего сероводород. [5]
Известно, что для замедления коррозии металла в агрессивной среде водорастворимыми ингибиторами необходимо поддерживать их концентрацию достаточно высокой. Такая концентрация называется защитной. Следует, однако, учесть, что в поверхностном слое металла для торможения коррозии используется незначительная часть содержащегося в объеме среды ингибитора. Если же снизить защитную концентрацию, скорость десорбции превысит скорость адсорбции, и защита металла от коррозии не будет достигнута. [6]
Таким образом, существующие взгляды на процесс замедления коррозии металлов с помощью ингибирующих добавок в двухфазных системах типа электролит — углеводород свидетельствуют о своеобразии и специфичности их защитного действия в рассматриваемых условиях. Очевидно, изучение этого вопроса нельзя вести в отрыве от тех общепринятых теоретических представлений, которые сложились к настоящему времени о механизме защитного действия ингибиторов коррозии вообще и органических ингибиторов в частности. [7]
Наряду с усилением коррозии в ряде случаев отмечается замедление коррозии металлов в средах, содержащих железобактерии, по сравнению со стерильными средами. Ингибирующее действие бактерий, очевидно, связано с повышением экранирующего эффекта образующейся на металле пленки продуктов коррозии сложного состава. [8]
Вторая форма кремниевой кислоты наиболее эффективна в отношении замедления коррозии металла ; первая форма дает довольно хорошие результаты; третья форма плохо тормозит коррозию, а четвертая форма вообще не дает заметного эффекта. [9]
Патент США, № 4111830, 1978 г. Для замедления коррозии металлов , находящихся в контакте с жидкостью в системе, предлагается обрабатывать эту жидкость, например воду в ядерном реакторе, добавками растворимых в воде ионов ртути и катионов металлов I и II групп. Такие смеси оказывают взаимоусиливающее действие на ингибирование коррозии, которое значительно сильнее действия отдельной компоненты. [10]
Ингибиторы коррозии — вещества, введение которых в относительно небольших кол-вах в агрессивную среду вызывает заметное замедление коррозии металлов и сплавов. При этом используются высокомолекулярные органические ингибиторы, содержащие азот, серу или кислород, растворимые в углеводородах, воде или метаноле. Различают непрерывный ввод раствора И.к. в добываемую или транспортир, среду, а также периодич. [11]
ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ — вещество или смесь веществ, введение к-рого в небольших кол-вах в агрессивную среду вызывает заметное замедление коррозии металлов и сплавов. Это обусловлено тем, что ингибирова-ние — замедление процесса коррозии — является одним из наиболее простых и во многих случаях экономически целесообразных и рациональных методов борьбы с внутренней коррозией. Ингибиторная защита не требует сложного аппаратурного оформления, может быть использована как на новом, так и на уже эксплуатируемом оборудовании, позволяет в процессе эксплуатации легко заменять используемый И. Величина замедления зависит от состава среды и ингибитора, вида защищаемого материала, а также целого ряда факторов. Поэтому нельзя создать ингибитор, к-рый был бы достаточно эффективен во всех случаях. Этим объясняется необходимость разработки разл. [12]
Очевидно, металл, защищенный таким маслом, не должен подвергаться коррозии около года, даже в условиях высокой влажности воздуха. Опыт показывает [6], что в эмульсии М / В наблюдается замедление коррозии металла , так как в водной фазе находится ОМЭА, выполняющий роль ингибитора. [13]
Сравнивая кривые на рис. 46 и рис. 47, можно отметить, что защитное действие ПАВ для образцов, контактирующих с двумя несмешивающимИ Ся средами, заметно ниже защитного действия ПАВ для образцов, контактирующих только с водной средой. Это свидетельствует о наличии двух параллельно протекающих в водной среде процессов при замедлении коррозии металла углеводо-родорастворимыми ингибиторами — проникновение молекул ПАВ по поверхности металла и диффузии их через раствор электролита. [15]
Процесс коррозии железа чаще всего сводится к его окислению кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, и превращению его в оксиды. Коррозия металлов (ржавление) вызывается окислительно-восстановительными реакциями, протекающими на границе металла и окружающей среды. В зависимости от механизма возникновения, различают такие виды коррозии железа, как: химическая, электрохимическая и электрическая.
Процесс химической коррозии железа
Окислительно-восстановительные реакции в данном случае проходят через переход электронов на окислитель. В процессе коррозии такого типа кислород воздуха взаимодействует с поверхностью железа. При этом образуется оксидная пленка, которая называется ржавчиной:
В отличие от плотно прилегающих оксидных пленок, которые образуются в процессе коррозии на щелочных металлах, алюминии, цинке, рыхлая оксидная пленка на железе свободно пропускает к поверхности металла кислород воздуха, а также другие газы и пары воды. Это способствует дальнейшей коррозии железа.
Процесс электрохимической коррозии
Этот вид коррозии проходит в среде, которая проводит электрический ток. Металл в грунте подвергается, преимущественно, электрохимической коррозии. Процесс коррозии такого типа – это результат химических реакций с участием компонентов окружающей среды. Также электрохимическая коррозия возникает в случае контакта металлов, находящихся в ряду напряжений на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего возникает гальваническая пара катод-анод.
Атмосферный и грунтовый процесс коррозии выражается схемой:
В результате образуется ржавчина различной расцветки, что обусловлено тем, что образуются различные окислы железа. Какое именно вещество образуется в процессе коррозии железа, зависит от давления кислорода, влажности воздуха, температуры, длительности процесса, состава железного сплава, состояния поверхности изделия и т. д. Скорость разрушения разных металлов различна.
Процесс коррозии металла в растворах электролитов – это результат работы большого количества микроскопических гальванических элементов, у которых в качестве катода выступают примеси в металле, а в качестве анода – сам металл. В результате чего возникают микроскопические гальванические элементы.
Также атомы железа на разных участках имеют различную способность отдавать электроны (окисляться). Участки металла, на котором протекает этот процесс, выступают в роли анода. Остальные участки – катодные, на которых происходят процессы восстановления воды и кислорода:
Результат – из ионов железа (II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа (II). Далее идет его окисление до гидроксида железа (III) – основного компонента ржавчины:
Для того чтобы гальванический элемент работал, необходимо наличие двух металлов различной химической активности и среды, которая проводит электрический ток, – электролита. При контакте железа и другого металла (например, цинка) коррозия железа замедляется, а более активного металла (цинка) – ускоряется. Это обусловлено тем, что поток электронов идет от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Так, при контакте железа с менее активным металлом, коррозия железа ускоряется.
Процесс электрической коррозии
Такой вид разрушения металлических подземных конструкций, кабелей и сооружений могут вызывать блуждающие токи, исходящие от трамваев, метро, электрических железных дорог и различных электроустановок с постоянным током.
Ток с металлических конструкций выходит в грунт в виде положительных ионов металла – происходит электролиз металла. Участок выхода токов – это анодные зоны. Именно в них и протекают активные процессы электрической коррозии железа. Блуждающие токи могут достигать 300 А и действовать в радиусе нескольких десятков километров.
Блуждающими токами, исходящими от источников переменного тока, вызывается слабая коррозия подземных стальных конструкций, и сильная – конструкций из цветных металлов. Защита металлических конструкций от коррозии является очень важной задачей, так как она причиняет огромные убытки.
© НОТЕХ (NOTEX), 1995-2019. Все права защищены.
4Fe + 3O2 + 2H2О = 2Fe2O3·H2О
Гидратированный оксид железа Fе2O3·H2О и является тем, что люди называют ржавчиной. Это рыхлый порошок светло-коричневого цвета. Многие металлы при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет кислороду воздуха и воде проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от дальнейшего окисления. Например, алюминий – очень активный металл и теоретически с водой должен был бы взаимодействовать в соответствии с уравнением
2Al + 3H2О = Al2O3 + 3H2
Однако его поверхность покрывается плотной пленкой оксида Al2O3, которая защищает металл от воздействия воды и кислорода. По этой причине вода в алюминиевом чайнике при нагревании кипит, но не действует на металл и потому чайник служит довольно долгое время. Однако в воздухе часто содержатся оксиды серы, азота, углерода и другие, а в воде – растворенные газы и соли. Поэтому процесс коррозии и его продукты часто не столь простые. Например, бронзовые статуи, корродируя, покрываются слоем зеленой патины, состав которой отвечает основному сульфату меди (II) (CuOH)2SO4. Следует отметить, что по недоразумению патину долго считали основным карбонатом меди (II).
Коррозия металлов бывает сплошной и местной. Сплошная коррозия не представляет особой опасности для конструкций и аппаратов особенно в тех случаях, когда потери металлов не превышают технически обоснованных норм. Ее последствия могут быть сравнительно легко учтены. Значительно опаснее местная коррозия, хотя потери металла здесь могут быть и небольшими. Один из наиболее опасных видов местной коррозии – это точечная. Она заключается в образовании сквозных поражений, т. е. в образовании точечных полостей – так называемых питтингов. Местной коррозии благоприятствуют морская вода, растворы солей, в частности галогенидных (хлорид натрия, магния и др.) . Опасность местной коррозии состоит в том, что, снижая прочность отдельных участков, она резко уменьшает надежность конструкций, сооружений, аппаратов.
Особенно большие неприятности связаны с хлоридом натрия (в некоторых странах используют отход производства – хлорид кальция) , разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. В присутствии солей они плавятся и образующиеся растворы стекают в канализационные трубопроводы. Соли и особенно хлориды являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и подземных коммуникаций. Подсчитано, что только в США применение для этой цели солей приводит к потерям на сумму 2 млрд долларов в год в связи с коррозией двигателей и 0,5 млрд на дополнительный ремонт дорог, подземных магистралей и мостов. Для работников коммунального хозяйства городов привлекательность хлорида натрия заключается в его дешевизне. К сожалению, пока не известно другое дешевое и эффективное средство. В настоящее время выход лишь один – вовремя убирать снег и вывозить его на свалки. Экономически он более чем оправдан.
По своей сущности коррозию делят на химическую и электрохимическую. Ржавление железа или покрытие патиной бронзы – химическая коррозия. Если эти процессы происходят на открытом воздухе в комнатных и особенно в природных условиях, то такую коррозию часто называют атмосферной. В промышленном производстве металлы нередко нагреваются до высоких температур и в таких условиях химическая коррозия ускоряется. Многие знают, что при прокатке раскаленных кусков металла образуется окалина. Это типичный продукт химической коррозии. Окалина получается и при простой разливке на воздухе расплавленного металла в изложницы.